EP3990961A1 - Module optique comprenant une matrice de micro-miroirs - Google Patents

Module optique comprenant une matrice de micro-miroirs

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EP3990961A1
EP3990961A1 EP20733377.4A EP20733377A EP3990961A1 EP 3990961 A1 EP3990961 A1 EP 3990961A1 EP 20733377 A EP20733377 A EP 20733377A EP 3990961 A1 EP3990961 A1 EP 3990961A1
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EP
European Patent Office
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support
wedge
electronic card
chip
optical module
Prior art date
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Application number
EP20733377.4A
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German (de)
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Inventor
Maxime Rousseau
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Optical module comprising a matrix of micro-mirrors
  • the invention relates to an optical module, in particular an optical module equipped with an array of micro-mirrors.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such an optical module.
  • the invention also relates to a headlight for a motor vehicle comprising such an optical module.
  • a micro-mirror array is a micro-electromechanical system comprising a multitude of micro-mirrors which are all movable around an axis and which can take at least two distinct orientations. According to a first orientation, a micro-mirror transmits a light ray out of the optical module, in a field of illumination. In a second orientation, the light ray is deflected out of the field of illumination.
  • the orientation of each micro-mirror can be individually controlled by the effect of an electrostatic force.
  • the optical module comprises an electronic control unit.
  • the chip comprising the matrix of micro-mirrors is fixed on an electronic card connected to the electronic control unit.
  • the electronic control unit transmits a control current via the electronic card to each of the micro-mirrors to define their orientation.
  • optical modules make it possible to compose and project complex images in front of the vehicle. They are therefore used to perform various functions such as, for example, the projection of information useful for the safety of pedestrians located in the immediate vicinity of the vehicle, or for example a road lighting function preventing the dazzling of other motorists.
  • the images produced by the optical module must therefore be sharp and correctly
  • the electronic card on which the chip is attached must also be maintained.
  • the electronic card is generally fixed to a housing or to a support of the optical module.
  • the position and orientation of the array of micro-mirrors are therefore affected by the manufacturing tolerances of the electronic card, by the assembly tolerances of the chip on the electronic card and finally by the assembly tolerances of the card.
  • the array of micro mirrors is therefore not always positioned with precision relative to the light source. It follows that the images produced by the optical module do not always have the required sharpness and / or precision.
  • the object of the invention is to provide an optical module and a method of manufacturing such an optical module overcoming the above drawbacks and improving the optical modules and the manufacturing methods known from the prior art.
  • a first object of the invention is an optical module allowing precise positioning and orientation of an array of micro-mirrors.
  • a second object of the invention is an optical module in which the card
  • a third object of the invention is an optical module that is simple to manufacture.
  • the subject of the invention is thus an optical module which is remarkable in that it comprises a support, an electronic card, an electronic chip provided with a matrix of micro-mirrors, and at least one wedge, the chip being fixed to the electronic card, the support comprising a first surface resting against the chip and a second surface resting against the at least one wedge, the second surface of the support being inclined relative to the first surface of the support, the at least one wedge resting against the electronic card.
  • the module comprises at least a second wedge
  • the support comprises a third surface bearing against the at least second wedge, the third surface of the support being inclined with respect to the first surface of the support, the minus the second wedge resting against the electronic card.
  • the first surface of the support is substantially positioned between the second surface of the support and the third surface of the support.
  • the module comprises at least one fixing screw passing through the electronic card, the at least one wedge and the support, so as to lock the wedge in position relative to the support.
  • the support comprises means for indexing the position of the chip relative to the support, and / or in that the support comprises a stopper arranged at one end of the second surface of the support, the stopper being able to prevent a sliding the at least one wedge off the second surface of the support.
  • the electronic card extends along a plane
  • the subject of the invention is also a headlight for a motor vehicle, comprising at least one light source and an optical module as defined above.
  • a subject of the invention is a method of manufacturing an optical module as defined above, remarkable in that it comprises: • a step of positioning the at least one wedge resting against the second surface of the support,
  • the method may further comprise an additional step of screwing a fixing screw through the electronic card, the at least one wedge and the support, so as to lock the at least one wedge in position with respect to the support.
  • the method comprises a step of compressing the chip against the support during the step of moving the at least one wedge along the second surface of the support, and possibly during the screwing step of the screw. of fixation.
  • the method comprises a step of positioning a piece of tooling against the electronic card, so as to prevent deformation of the electronic card under the effect of pressing the at least one wedge against the electronic card, during the step of moving the at least one wedge along the second surface of the support, and possibly during the step of screwing in the fixing screw.
  • Figure 1 is a schematic view of a vehicle headlight
  • FIG. 2 is a partial schematic view of a support and a wedge of the optical module.
  • FIG. 3A is a schematic view of a first step of a method of manufacturing an optical module according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 3B is a schematic view of a second step of the manufacturing process.
  • Figure 3C is a schematic view of a third step of the manufacturing process.
  • Figure 3D is a schematic view of a fourth step of the manufacturing process.
  • Figure 3E is a schematic view of a fifth step of the manufacturing process.
  • FIG. 1 schematically illustrates a projector 1 according to one embodiment of the invention.
  • the projector 1 is a lighting device for a motor vehicle. It is suitable for projecting a luminous image onto a scene surrounding the vehicle. In particular, it makes it possible to illuminate the environment of the vehicle and to make the vehicle visible to other road users.
  • the projector 1 can be a front projector or a rear projector of the vehicle.
  • the projector 1 comprises a light source 2 and an optical module 3 according to one embodiment of the invention.
  • the light source 2 and the optical module 3 are fixed in a housing 4 of the headlight intended to be fixed to the vehicle.
  • the projector further comprises an optical projection system 5 capable of shaping a light beam.
  • the light source 2 can be of any kind, in particular, it can comprise one or more light-emitting diodes and / or an incandescent bulb and / or any other equivalent light source.
  • the housing 4 is a structure supporting the various elements of the projector 1.
  • the housing can in particular support the light source 2, the optical module 3, and the projection optical system 5.
  • the housing can also include one or more means of attachment for its attachment to a vehicle.
  • the projection optical system 5 can comprise a set of one or more transparent, translucent or reflective optical lenses.
  • the projection optical system is capable of being crossed by light rays R coming from the light source.
  • the relative position of the light source 2, the optical module 3 and the projection system 5 must be very precise in order to obtain sharp images.
  • the optical module 3 comprises a chip 10, an electronic card 20, a support 30, a first wedge 40 and a second wedge 50.
  • Chip 10 is an electronic component, fixed and electrically connected to electronic card 20.
  • Chip 10 may have a generally square or rectangular shape.
  • the chip comprises a first face or surface 11 by which it rests against the electronic card 20, and a second face or surface 12 by which it rests against the support 30.
  • the first surface 11 is opposite the second surface 32.
  • the second surface 12 of the chip 10 protrudes from the electronic card in the direction of the support.
  • the chip 10 comprises a matrix of micro-mirrors 13.
  • the matrix of micro-mirrors 13 is a micro-electromechanical system comprising a multitude of flat micro-mirrors which are all independently movable around an axis. Each micro mirror can take two distinct orientations: a so-called “active” orientation and a so-called “inactive” orientation. The orientation of each micro-mirror can be individually controlled by the effect of an electrostatic force.
  • the array of micro-mirrors can include several hundred micro-mirrors across the width and several hundred micro-mirrors along the length.
  • the array of micro-mirrors 13 is integrated into the chip 10 of larger dimension.
  • the array of micro-mirrors is arranged on the second surface 12 of the chip 10.
  • the light source 2 is arranged so as to be able to project light rays R onto the array of micro-mirrors.
  • the light rays reflected by micro-mirrors in active orientation can pass through the projection optical system 5 to usefully contribute to a lighting function.
  • the light rays reflected by micro-mirrors in inactive orientation are reflected towards an area not
  • the optical module can comprise a heat sink (not shown) capable of removing the heat stored by the array of micro mirrors due to the light radiation to which it is subjected.
  • the heat sink can be in direct contact with the chip.
  • the heat sink can be mounted to rest on a part of the first surface 11 of the chip 10.
  • the electronic card 20 can precisely include an opening 23 positioned vis-à-vis the first surface 11 of the chip. .
  • the heat sink then extends through this opening. It can also extend from the side of the card
  • Electronic board 20 is a printed circuit board (also referred to as a PCB) extending in a plane. It can have any shape, for example a generally rectangular shape. It can comprise electronic components other than the chip 10, and electrical tracks making it possible to connect the electronic components together. It can also include a connector allowing the electronic card to be connected to a control unit.
  • PCB printed circuit board
  • the electronic card comprises a first surface 21 bearing against the chip, against the first wedge and against the second wedge.
  • the electronic card also includes a second surface 22 opposite to the first surface 21.
  • the support 30 is a structure supporting the electronic card 20.
  • the position of the support 30 is well defined within the projector 1, and in particular with respect to the position of the light source 2.
  • the support 30 can be rigidly fixed to the housing 4 of the projector.
  • the support 30 may comprise fixing means able to cooperate with the housing.
  • the support could even form one and the same part with the housing 4 of the projector.
  • the support 30 can be a one-piece element, for example made of injected plastic.
  • the holder can be made in
  • PES GF20 polyethersulphone with 20% glass fibers
  • the support 30 comprises a first surface 31 bearing against the second surface 12 of the chip, a second surface 32 bearing against the first wedge 40, and a third surface 33 bearing against the second wedge 50.
  • the first surface 31 of the support is substantially positioned between the second surface 32 of the support and the third surface 33 of the support. In other words, the second surface 32 and the third surface 33 are positioned on either side of the first surface 31.
  • the first surface 31 can be divided into two zones 31 A, 31 B which are distinct from one another and extend along two opposite edges of the second surface 12 of the chip.
  • the first surface may include a single continuous area extending around the periphery of the first surface.
  • the first surface 31 could comprise any shape capable of providing support to the chip 10.
  • the first surface 31 bears against a reference surface of the chip. During the construction of the chip 10, the position of this reference surface is positioned with adequate precision relative to the array of micro-mirrors 13.
  • the first surface 31 of the support, the first surface 11 of the chip 10, the second surface 12 of the chip 10, the first surface 21 of the electronic card 20, the second surface 12 of the electronic card 20 are substantially parallel to each other.
  • the support further comprises means 34 for indexing the position of the chip relative to the support.
  • These indexing means may be in the form of one or more studs projecting in the direction of the chip and cooperating with a mating opening made on the second surface of the chip.
  • the support comprises a central opening 35 positioned vis-à-vis the die. of micro-mirrors 13.
  • a transparent lens or a protective glass can be mounted in this central opening 35 to protect the array of micro-mirrors.
  • the second surface 32 of the support is inclined relative to the first surface 31 of the support. More precisely, the second surface 32 extends along an inclined plane extending towards the interior of the optical module and towards the electronic card 20.
  • the first surface 31 of the support can form with the second surface 32 of the support an angle A1 which is defined inside the friction cone defined by the coefficient of friction between the support and the shim.
  • the third surface 33 of the support is inclined relative to the first surface of the support.
  • the third surface 33 of the support can be symmetrical with respect to the second surface along a plane perpendicular to the first surface 31.
  • the first surface 31 of the support can also form with the third surface 33 of the support an angle between A ° and B ° inclusive, in particular between C ° and D ° inclusive, possibly equal to the angle A1.
  • the second surface 32 and the third surface may be tilted in different directions, as shown in Figure 1, or alternatively, in identical directions.
  • the first wedge 40 and the second wedge 50 may be identical or symmetrical with respect to one another. We therefore endeavor to describe the first wedge 40 as well as its interface with the electronic card and the support.
  • the first wedge 40 which could also be called a "wedge" is an element of the optical module interposed between the support 30 and the electronic card 20.
  • the wedge 40 is a separate part from the support 30. It comprises a first surface 41 resting against the first surface 21 the electronic card 20 and a second surface 42 resting against the second surface 32 of the support 30.
  • the first surface 41 forms with the second surface 42 an angle equal to the angle A1 formed between the first surface 31 of the support and the second surface 32 of the support. Consequently, the first surface 41 extends in a plane substantially parallel to the plane in which the electronic card 20 extends.
  • the support 30 is not in contact with the electronic card but it is linked to the electronic card on the one hand, via the chip 10 and on the other hand, via the two wedges 40 and 50
  • the optical module could comprise a single wedge or else three or even more wedges.
  • the wedge 40 further comprises a through opening 43 oriented substantially perpendicular to the first surface 41.
  • the optical module also comprises a first fixing screw 60 passing through a hole 24 in the electronic card 20, through the opening. through 43 of the first wedge 40, and finally through a threaded opening 36 of the support 10.
  • a screw head 61 rests against the second surface 22 of the electronic card 20
  • threads of the fixing screw 60 cooperate with the threaded opening 36 mating and made in the support 30.
  • the first fixing screw 60 makes it possible to tighten the electronic board 20. on the wedge, and the wedge on the support.
  • the first fixing screw therefore makes it possible to block the first wedge in position relative to the support by tightening its surfaces 41, 42.
  • a second fixing screw 70 cooperates identically with the second wedge 50.
  • the first screw 60 and the second screws 70 therefore constitute two points of attachment of the electronic card to the support.
  • FIGS. 3A to 3E illustrating five successive assembly steps.
  • FIGS. 3A to 3E illustrating five successive assembly steps.
  • only part of the optical module 3 appears in these figures, thus revealing only the use of a single wedge, which is considered to be the wedge 40.
  • the mounting of an optical module comprising two or more wedges shims can of course be obtained by performing the same operations, at the same times, with the other shims.
  • the support 30 can be oriented such that the first surface 31 of the support is horizontal and facing upwards.
  • the elements are rigidly fixed to each other. others and the optical module could be integrated in any orientation in the projector 1.
  • a support 30 is provided.
  • the latter is positioned horizontally, that is to say so that its first surface 31 extends horizontally.
  • the wedge 40 is also brought and it is positioned on the support so that its second surface 42 bears against the second surface 32 of the support.
  • the support 30 advantageously comprises a stop 37 arranged at one end of the second surface 32, in particular below the second surface.
  • This stop 37 is a means for retaining the wedge 40, prior to its final fixing with the fixing screw 60.
  • the stop 37 is able to prevent sliding, under the effect of gravity, of the first wedge 40 out of the second surface of the support.
  • the support may include a second stop (not shown) arranged at one end of the third surface of the support. The second stop is adapted to prevent the second wedge from sliding out of the third surface of the support.
  • a second step E2 illustrated in FIG. 3B, an assembly formed by the electronic card 20 and the chip 10 resting on the first surface 31 of the support 30 is positioned.
  • the chip 10 is assembled (for example welded or plugged in) to the electronic card 20 during a preliminary assembly step.
  • the chip is fixed to the electronic card according to given positioning tolerances.
  • the assembly is positioned so that the indexing means 34 of the support cooperate with the chip 10.
  • the chip finds a unique position defined with reference to the support 30.
  • pressure can be applied to the first surface 11 of the chip, for example via the opening 23 in the electronic card.
  • a tool 80 is positioned above the electronic card, against the second surface 22 of the electronic card.
  • the tool piece 80 is not an element of the optical module 3 but an element useful only for the method of manufacturing the optical module. In particular, it makes it possible to prevent any upward deformation of the electronic card during the subsequent steps of the method. In other words, it allows the electronic card to be clamped.
  • the tool piece 80 can have a through opening 81 and it can be positioned so that the through opening 81 is centered around the hole 24 made in the electronic card.
  • a vertical force F1 can be applied from top to bottom on the chip 10 (or on its heat sink) so as to ensure that it maintains contact against the chip. the first surface 31 of the support.
  • a fourth step E4 illustrated in FIG. 3D, the wedge 40 is moved along the second surface 32 of the support.
  • the wedge is pushed in a direction which causes the wedge to move in translation upward.
  • a thrust F2 oriented from the outside to the inside of the module is suitable.
  • a jack or an operator can achieve this thrust.
  • Note the slope according to which the second surface is inclined could be oriented in any direction.
  • the direction which is illustrated in the described embodiment allows easy handling of the wedge since it can be manipulated from a lateral side of the module.
  • the wedge 40 is therefore pushed along the second surface until it comes to bear against the first surface 21 of the electronic card 20. As the tool piece 80 bears on the second surface 22 of the electronic card 20, effort applied by the wedge 40 on the electronic card does not cause deformation of the electronic card.
  • the angle A1 is large enough to provide sufficient positioning amplitude of the wedge 40 relative to the support 30.
  • the angle A1 is also small enough to prevent any subsequent sliding of the wedge 40, which would then lose contact either with the electronic card 20 or with the support 30.
  • the angle A1 can be defined to be less than the angle of a friction cone between the wedge 40 and the support 30.
  • the angle of the friction cone depends on the coefficient of adhesion between the second surface 42 of the wedge 40 and the second surface 32 of the support 30.
  • a fifth step E5, illustrated in FIG. 3E the fixing screw 60 is screwed through the hole 24, through the through opening 43 and through the threaded opening 36.
  • the through opening 43 is wide enough for the fixing screw to pass through this opening, without contact with the wedge 40, regardless of the position of the wedge 40.
  • the through opening 43 may for example be in the form of a slot or an oblong opening oriented in the direction in which the wedge is likely to be moved.
  • the fixing screw 60 can also pass through the through opening 81 of the tool piece 80.
  • the tension applied by the fixing screw 60 makes it possible to keep the support 30, the wedge 40 and the electronic card 20 well resting against each other.
  • a washer 62 may be provided at the interface between the screw head 61 and the second surface 22 of the electronic card 20.
  • As the angle A1 is defined inside the friction cone defined by the coefficient of friction between the support and the wedge, there is no risk of the wedge moving once the fixing screw 60 is tightened. Therefore it is it is possible to release the forces F1 and F2 applied respectively to the chip 10 and to the wedge 40.
  • the tool piece 80 can also be removed.
  • the manufacturing process which has just been described it is possible to simply assemble an optical module so that the chip takes a single position defined with reference to the support.
  • the method does not require the use of glue, which is advantageous because the use of glue in an assembly method is difficult.
  • the electronic card integral with the chip is also fixed to the support without additional stress or deformation.
  • the attachment of the assembly formed by the electronic card and the chip to the support is an isostatic attachment.
  • the position of the chip does not run the risk of being disturbed by constraints which could have been transmitted by the electronic card.
  • the absence of stress in the electronic card prevents premature aging of the electronic card.
  • the reliability of the optical module is thus improved.
  • the invention can be implemented for the manufacture of any optical module comprising a chip fixed to an electronic card and the positioning of which within the optical module must be very precise.

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Abstract

Module optique (3), caractérisé en ce qu'il comprend un support (30), une carte électronique (20), une puce (10) électronique munie d'une matrice de micro-miroirs (13), et au moins une cale (40), la puce (10) étant fixée à la carte électronique (20), le support (30) comprenant une première surface (31) en appui contre la puce (10) et une deuxième surface (32) en appui contre l'au moins une cale (40), la deuxième surface (32) du support (30) étant inclinée par rapport à la première surface (31) du support (30), l'au moins une cale (40) étant en appui contre la carte électronique (20).

Description

Description
Titre de l'invention : Module optique comprenant une matrice de micro-miroirs Domaine Technique de l'invention
L’invention concerne un module optique, notamment un module optique équipé d'une matrice de micro-miroirs. L'invention porte aussi sur un procédé de fabrication d'un tel module optique. L’invention porte encore sur un projecteur pour véhicule automobile comprenant un tel module optique.
Etat de la technique antérieure
Pour l’éclairage des véhicules automobiles, on connaît l’utilisation de projecteurs comprenant un module optique équipé d'une source lumineuse et d'une puce équipée d'une matrice de micro-miroirs. Une matrice de micro-miroirs est un microsystème électromécanique comprenant une multitude de micro-miroirs qui sont tous mobiles autour d’un axe et qui peuvent prendre au moins deux orientations distinctes. Selon une première orientation, un micro-miroir transmet un rayon lumineux hors du module optique, dans un champ d’éclairage. Selon une deuxième orientation, le rayon lumineux est dévié hors du champ d’éclairage. L’orientation de chaque micro-miroir peut être commandée individuellement par l’effet d’une force électrostatique. A cet effet, le module optique comprend une unité de commande électronique. La puce comprenant la matrice de micro-miroirs est fixée sur une carte électronique reliée à l'unité de commande électronique. L’unité de commande électronique émet un courant de commande via la carte électronique à destination de chacun des micro-miroirs pour définir leur orientation.
De tels modules optiques permettent de composer et de projeter des images complexes devant le véhicule. Ils sont donc utilisés pour réaliser différentes fonctions telles que par exemple la projection d’informations utiles à la sécurité de piétons situés aux abords directs du véhicule, ou encore par exemple une fonction d’éclairage de la route évitant l’éblouissement des autres automobilistes. Les images produites par le module optique doivent donc être nettes et correctement
positionnées dans l’espace. Par ailleurs, la carte électronique sur laquelle est fixée la puce doit également être maintenue. La carte électronique est généralement fixée à un boîtier ou à un support du module optique. La position et l'orientation de la matrice de micro-miroirs sont donc affectées par les tolérances de fabrication de la carte électronique, par les tolérances d'assemblage de la puce sur la carte électronique et enfin par les tolérances d'assemblage de la carte électronique au boîtier. La matrice de micro miroirs n'est donc pas toujours positionnée avec précision par rapport à la source lumineuse. Il s'en suit que les images produites par le module optique n'ont pas toujours la netteté et/ou la précision requises.
Présentation de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un module optique et un procédé de fabrication d'un tel module optique remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les modules optiques et les procédés de fabrication connus de l’art antérieur.
Plus précisément, un premier objet de l’invention est un module optique permettant un positionnement et une orientation précise d'une matrice de micro-miroirs.
Un second objet de l’invention est un module optique dans lequel la carte
électronique est fixée sans contrainte ni déformation.
Un troisième objet de l'invention est un module optique simple à fabriquer.
Résumé de l'invention
L’invention a ainsi pour objet un module optique remarquable en ce qu'il comprend un support, une carte électronique, une puce électronique munie d'une matrice de micro-miroirs, et au moins une cale, la puce étant fixée à la carte électronique, le support comprenant une première surface en appui contre la puce et une deuxième surface en appui contre l'au moins une cale, la deuxième surface du support étant inclinée par rapport à la première surface du support, l'au moins une cale étant en appui contre la carte électronique.
Selon l’invention, le module comprend au moins une deuxième cale, et le support comprend une troisième surface en appui contre l'au moins deuxième cale, la troisième surface du support étant inclinée par rapport à la première surface du support, l'au moins deuxième cale étant en appui contre la carte électronique.
Selon une variante préférée, la première surface du support est sensiblement positionnée entre la deuxième surface du support et la troisième surface du support.
Selon l’invention, le module comprend au moins une vis de fixation passant au travers de la carte électronique, de l'au moins une cale et du support, de sorte à bloquer en position la cale par rapport au support.
Avantageusement, le support comprend un moyen d'indexation de la position de la puce par rapport au support, et/ou en ce que le support comprend une butée agencée à une extrémité de la deuxième surface du support, la butée étant apte à empêcher un glissement de l'au moins une cale hors de la deuxième surface du support.
Selon une variante préférée, la carte électronique s'étend selon un plan
sensiblement parallèle à la première surface du support.
L’invention a également pour objet un projecteur pour un véhicule automobile, comprenant au moins une source de lumière et un module optique tel que défini ci- dessus.
L’invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d'un module optique tel que défini ci-dessus, remarquable en ce qu'il comprend : • une étape de positionnement de l'au moins une cale en appui contre la deuxième surface du support,
• une étape de positionnement de la puce en appui contre la première surface du support, la puce ayant été préalablement fixée à la carte électronique,
• une étape de déplacement de l'au moins une cale le long de la deuxième surface du support jusqu'à ce que l'au moins une cale prenne appui contre la carte électronique.
Le procédé peut en outre comprendre une étape additionnelle de vissage d'une vis de fixation au travers de la carte électronique, de l'au moins une cale et du support, de sorte à bloquer en position l'au moins une cale par rapport au support.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de compression de la puce contre le support lors de l'étape de déplacement de l'au moins une cale le long de la deuxième surface du support, et éventuellement lors de l'étape de vissage de la vis de fixation.
De manière préférée, le procédé comprend une étape de positionnement d'une pièce d'outillage contre la carte électronique, de sorte à empêcher une déformation de la carte électronique sous l'effet d'un appui de l'au moins une cale contre la carte électronique, lors de l'étape de déplacement de l'au moins une cale le long de la deuxième surface du support, et éventuellement lors de l'étape de vissage de la vis de fixation.
Présentation des figures
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[Fig. 1 ] La figure 1 est une vue schématique d'un projecteur pour véhicule
automobile équipé d'un module optique selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique partielle d'un support et d'une cale du module optique. [Fig. 3A] La figure 3A est une vue schématique d'une première étape d'un procédé de fabrication d'un module optique selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 3B] La figure 3B est une vue schématique d'une deuxième étape du procédé de fabrication.
[Fig. 3C] La figure 3C est une vue schématique d'une troisième étape du procédé de fabrication.
[Fig. 3D] La figure 3D est une vue schématique d'une quatrième étape du procédé de fabrication.
[Fig. 3E] La figure 3E est une vue schématique d'une cinquième étape du procédé de fabrication.
Description détaillée
La figure 1 illustre schématiquement un projecteur 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Le projecteur 1 est un dispositif lumineux pour un véhicule automobile. Il est apte à projeter une image lumineuse sur une scène environnant le véhicule. Notamment, il permet d'éclairer l'environnement du véhicule et de rendre le véhicule visible pour les autres utilisateurs de la route. Le projecteur 1 peut être un projecteur avant ou un projecteur arrière du véhicule. Le projecteur 1 comprend une source de lumière 2 et un module optique 3 selon un mode de réalisation de l'invention. La source de lumière 2 et le module optique 3 sont fixés dans un boîtier 4 du projecteur destiné à être fixé au véhicule. Le projecteur comprend en outre un système optique de projection 5 apte à mettre en forme un faisceau lumineux.
La source de lumière 2 peut être de toute nature, notamment, elle peut comprendre une ou plusieurs diodes électroluminescentes et/ou une ampoule à incandescence et/ou toute autre source de lumière équivalente. Le boîtier 4 est une structure supportant les différents éléments du projecteur 1. Le boîtier peut notamment supporter la source de lumière 2, le module optique 3, et le système optique de projection 5. Le boîtier peut également comprendre un ou plusieurs moyens de fixation pour sa fixation à un véhicule. Le système optique de projection 5 peut comprendre un ensemble d’une ou plusieurs lentilles optiques transparentes, translucides ou réfléchissantes. Le système optique de projection est apte à être traversé par des rayons lumineux R issus de la source de lumière. La position relative de la source de lumière 2, du module optique 3 et du système de projection 5 doit être très précise pour obtenir des images nettes.
Le module optique 3 comprend une puce 10, une carte électronique 20, un support 30, une première cale 40 et une deuxième cale 50.
La puce 10 est un composant électronique, fixé et connecté électriquement à la carte électronique 20. La puce 10 peut avoir une forme globalement carrée ou rectangulaire. La puce comprend une première face ou surface 1 1 par laquelle elle est en appui contre la carte électronique 20, et une deuxième face ou surface 12 par laquelle elle est en appui contre le support 30. La première surface 1 1 est opposée à la deuxième surface 32. La deuxième surface 12 de la puce 10 fait saillie de la carte électronique en direction du support.
La puce 10 comprend une matrice de micro-miroirs 13. La matrice de micro-miroirs 13 est un microsystème électromécanique comprenant une multitude de micro miroirs plats qui sont tous mobiles indépendamment autour d’un axe. Chaque micro miroir peut prendre deux orientations distinctes : une orientation dite « active » et une orientation dite « inactive ». L’orientation de chaque micro-miroir peut être commandée individuellement par l’effet d’une force électrostatique. La matrice de micro-miroirs peut comprendre plusieurs centaines de micro-miroirs sur la largeur et plusieurs centaines de micro-miroirs sur la longueur. La matrice de micro-miroirs 13 est intégrée à la puce 10 de plus grande dimension. Notamment, la matrice de micro-miroirs est agencée sur la deuxième surface 12 de la puce 10. La source de lumière 2 est agencée de manière à pouvoir projeter des rayons lumineux R sur la matrice de micro-miroirs. Les rayons lumineux réfléchis par des micro-miroirs en orientation active peuvent traverser le système optique de projection 5 pour contribuer utilement à une fonction d’éclairage. Les rayons lumineux réfléchis par des micro-miroirs en orientation inactive sont réfléchis vers une zone non
fonctionnelle du projecteur et peuvent être dissipés sous forme de chaleur.
Avantageusement, le module optique peut comprendre un dissipateur thermique (non représenté) apte à évacuer la chaleur emmagasinée par la matrice de micro miroirs en raison du rayonnement lumineux qu'elle subit. Le dissipateur thermique peut être en contact direct avec la puce. Le dissipateur thermique peut être monté en appui sur une partie de la première surface 11 de la puce 10. A cet effet, la carte électronique 20 peut justement comprendre une ouverture 23 positionnée en vis-à- vis de la première surface 11 de la puce. Le dissipateur thermique s'étend alors au travers de cette ouverture. Il peut également s'étendre du côté de la carte
électronique opposé au coté sur lequel est fixé la puce.
La carte électronique 20 est une carte de circuit imprimé (également dénommée PCB) s’étendant selon un plan. Elle peut avoir une forme quelconque, par exemple une forme globalement rectangulaire. Elle peut comprendre des composants électroniques autres que la puce 10, et des pistes électriques permettant de relier les composants électroniques entre eux. Elle peut également comprendre une connectique permettant de connecter la carte électronique à une unité de
commande électronique apte à émettre des ordres de commande pour commander l’orientation de chaque micro-miroir. La carte électronique comprend une première surface 21 en appui contre la puce, contre la première cale et contre la deuxième cale. La carte électronique comprend également une deuxième surface 22 opposée à la première surface 21.
Le support 30 est une structure supportant la carte électronique 20.
Avantageusement, la position du support 30 est bien définie au sein du projecteur 1 , et notamment par rapport à la position de la source lumineuse 2. Notamment, le support 30 peut être rigidement fixé au boîtier 4 du projecteur. A cet effet, le support 30 peut comprendre des moyens de fixation aptes à coopérer avec le boîtier. En variante, le support pourrait même former une seule et même pièce avec le boîtier 4 du projecteur. Le support 30 peut être un élément monobloc, par exemple fabriqué en matière plastique injecté. Par exemple, le support peut être fabriqué en
polyéthersulphone avec 20 % de fibres de verre (PES GF20).
Le support 30 comprend une première surface 31 en appui contre la deuxième surface 12 de la puce, une deuxième surface 32 en appui contre la première cale 40, et une troisième surface 33 en appui contre la deuxième cale 50. La première surface 31 du support est sensiblement positionnée entre la deuxième surface 32 du support et la troisième surface 33 du support. Autrement dit, la deuxième surface 32 et la troisième surface 33 sont positionnées de part et d'autre de la première surface 31 .
La première surface 31 peut être répartie en deux zones 31 A, 31 B distinctes l'une de l'autre et s'étendant le long de deux bords opposés de la deuxième surface 12 de la puce. En variante, la première surface peut comprendre une seule zone continue s'étendant à la périphérie de la première surface. En variante, la première surface 31 pourrait comprendre toute forme apte à fournir un appui à la puce 10. La première surface 31 est en appui contre une surface de référence de la puce. Lors de la construction de la puce 10, la position de cette surface de référence est positionnée avec une précision adéquate par rapport à la matrice de micro-miroirs 13. La première surface 31 du support, la première surface 1 1 de la puce 10, la deuxième surface 12 de la puce 10, la première surface 21 de la carte électronique 20, la deuxième surface 12 de la carte électronique 20 sont sensiblement parallèles entre elles.
Le support comprend en outre des moyens d'indexation 34 de la position de la puce par rapport au support. Ces moyens d'indexation peuvent se présenter sous la forme d'un ou plusieurs plots saillants en direction de la puce et coopérant avec une ouverture conjuguée pratiquée sur la deuxième surface de la puce. De plus, le support comprend une ouverture centrale 35 positionnée en vis-à-vis de la matrice de micro-miroirs 13. Une lentille transparente ou une vitre de protection peut être montée dans cette ouverture centrale 35 pour protéger la matrice de micro-miroirs.
Comme cela apparaît sur la figure 2, la deuxième surface 32 du support est inclinée par rapport à la première surface 31 du support. Plus précisément, la deuxième surface 32 s'étend selon un plan incliné s'étendant vers l'intérieur du module optique et vers la carte électronique 20. La première surface 31 du support peut former avec la deuxième surface 32 du support un angle A1 qui est défini à l'intérieur du cône de frottement défini par le coefficient de friction entre le support et la cale.
De même, la troisième surface 33 du support est inclinée par rapport à la première surface du support. La troisième surface 33 du support peut être symétrique par rapport à la deuxième surface suivant un plan perpendiculaire à la première surface 31. La première surface 31 du support peut également former avec la troisième surface 33 du support un angle compris entre A° et B° inclus, notamment compris entre C° et D° inclus, éventuellement égale à l'angle A1. La deuxième surface 32 et la troisième surface peuvent être inclinée dans des directions différentes, comme cela apparaît sur la figure 1 , ou en variante, dans des directions identiques.
La première cale 40 et la deuxième cale 50 peuvent être identiques ou symétriques l'une par rapport à l'autre. On s'attache donc à décrire la première cale 40 ainsi que son interface avec la carte électronique et le support. La première cale 40, que l'on pourrait également dénommer "coin", est un élément du module optique interposé entre le support 30 et la carte électronique 20. La cale 40 est une pièce distincte du support 30. Elle comprend une première surface 41 en appui contre la première surface 21 la carte électronique 20 et une deuxième surface 42 en appui contre la deuxième surface 32 du support 30. La première surface 41 forme avec la deuxième surface 42 un angle égal à l'angle A1 formé entre la première surface 31 du support et la deuxième surface 32 du support. Par conséquent, la première surface 41 s'étend dans un plan sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étend la carte électronique 20. Le support 30 n'est pas en contact avec la carte électronique mais il est lié à la carte électronique d'une part, par l'intermédiaire de la puce 10 et d'autre part, par l'intermédiaire des deux cales 40 et 50. En variante, le module optique pourrait comprendre une unique cale ou bien trois ou encore d'avantage de cales.
La cale 40 comprend en outre une ouverture traversante 43 orientée sensiblement perpendiculairement à la première surface 41. Le module optique comprend également une première vis de fixation 60 passant au travers d'un trou 24 dans la carte électronique 20, au travers de l'ouverture traversante 43 de la première cale 40, et enfin au travers d'une ouverture filetée 36 du support 10. D'un côté de la vis de fixation, une tête de vis 61 est en appui contre la deuxième surface 22 de la carte électronique 20. De l'autre côté de la vis de fixation, des filets de la vis de fixation 60 coopèrent avec l'ouverture filetée 36 conjuguée et pratiquée dans le support 30. Ainsi, la première vis de fixation 60 permet de serrer la carte électronique 20 sur la cale, et la cale sur le support. La première vis de fixation permet donc de bloquer en position la première cale par rapport au support par serrage de ses surfaces 41 , 42. Une deuxième vis de fixation 70 coopère de manière identique avec la deuxième cale 50. La première vis 60 et la deuxième vis 70 constituent donc deux points de fixation de la carte électronique au support.
On s'attache à présent à décrire un mode de réalisation selon l'invention d'un procédé de fabrication du module optique. Le procédé de fabrication est notamment illustré sur les figures 3A à 3E illustrant cinq étapes successives de montage. En remarque, seule une partie du module optique 3 apparaît sur ces figures, ne dévoilant ainsi que l'utilisation d'une seule cale, que l'on considère être la cale 40. Le montage d'un module optique comprenant deux cales ou davantage de cales peut bien sûr être obtenu en effectuant les mêmes opérations, aux mêmes moments, avec les autres cales. Lors du montage le support 30 pourra être orienté de telle sorte que la première surface 31 du support soit horizontale et tournée vers le haut. Une fois le module optique assemblé, les éléments sont rigidement fixés les uns aux autres et le module optique pourrait être intégré selon n'importe qu'elle orientation dans le projecteur 1.
Dans un première étape E 1 , illustrée sur la figure 3A, on apporte un support 30. Celui-ci est positionné horizontalement, c’est-à-dire de sorte que sa première surface 31 s'étende horizontalement. On apporte également la cale 40 et on la positionne sur le support de sorte que sa deuxième surface 42 soit en appui contre la deuxième surface 32 du support. En remarque, on distingue que le support 30 comprend avantageusement une butée 37 agencée à une extrémité de la deuxième surface 32, notamment en contrebas de la deuxième surface. Cette butée 37 est un moyen de retenue de la cale 40, préalablement à sa fixation définitive avec la vis de fixation 60. La butée 37 est apte à empêcher un glissement, sous l'effet de la gravité, de la première cale 40 hors de la deuxième surface du support. De même, le support peut comprendre une deuxième butée (non représentée) agencée à une extrémité de la troisième surface du support. La deuxième butée est apte à empêcher un glissement la deuxième cale hors de la troisième surface du support.
Dans une deuxième étape E2, illustrée sur la figure 3B, on positionne un ensemble formé par la carte électronique 20 et la puce 10 en appui sur la première surface 31 du support 30. En remarque, la puce 10 est assemblée (par exemple soudée ou enfichée) à la carte électronique 20 lors d'une étape préalable d'assemblage. A l'issue de l'étape préalable d'assemblage, la puce est fixée à la carte électronique selon des tolérances de positionnement données. L'ensemble est positionné de sorte à ce que les moyens d'indexation 34 du support coopèrent avec la puce 10. Ainsi, la puce trouve une position unique définie en référence au support 30. Afin de s'assurer que la puce est bien plaquée contre le support, une pression peut être appliquée sur la première surface 11 de la puce par exemple via l'ouverture 23 dans la carte électronique. La pression peut également être exercée via le dissipateur thermique si celui-ci est déjà assemblé à la puce. A l'issue de cette étape, la puce 10 est donc en appui contre la première surface du support 30. La cale 40 est en appui contre la deuxième surface du support et contre la butée 37. La carte électronique 20 est encore sans contact avec la cale 40. C’est-à-dire qu'il existe un jeu J1 non nul séparant la première surface 41 de la cale de la première surface 21 de la carte électronique 20. La taille du jeu J1 dépend notamment des tolérances de fabrication du support, de la puce et de la carte électronique.
Dans une troisième étape E3, illustrée sur la figure 3C, on positionne une pièce d'ouillage 80 au-dessus de la carte électronique, contre la deuxième surface 22 de la carte électronique. La pièce d'outillage 80 n'est pas un élément du module optique 3 mais un élément utile uniquement au procédé de fabrication du module optique. Notamment, elle permet d'empêcher toute déformation vers le haut de la carte électronique lors des étapes ultérieures du procédé. Autrement dit, elle permet de brider la carte électronique. La pièce d'outillage 80 peut présenter une ouverture traversante 81 et elle peut être positionnée de sorte à ce que l'ouverture traversante 81 soit centrée autour du trou 24 pratiqué dans la carte électronique. Lors de cette étape et jusqu'à la fin du procédé de fabrication un effort vertical F1 peut être appliqué de haut en bas sur la puce 10 (ou sur son dissipateur thermique) de manière à s'assurer qu'elle conserve bien le contact contre la première surface 31 du support.
Dans une quatrième étape E4, illustrée sur la figure 3D, on déplace la cale 40 le long de la deuxième surface 32 du support. La cale est poussée dans une direction qui provoque un déplacement en translation de la cale vers le haut. Compte-tenu de l'orientation de la deuxième surface 32 une poussée F2 orientée de l'extérieur vers l'intérieur du module est adaptée. Un vérin ou un opérateur peut réaliser cette poussée. En remarque la pente selon laquelle la deuxième surface est inclinée pourrait être orientée selon n'importe qu'elle direction. Toutefois, la direction qui est illustrée dans le mode de réalisation décrit permet une manipulation aisée de la cale puisque celle-ci peut être manipulée depuis un côté latéral du module. La cale 40 est donc poussée le long de la deuxième surface jusqu'à ce qu'elle vienne en appui contre la première surface 21 de la carte électronique 20. Comme la pièce d'outillage 80 est en appui sur la deuxième surface 22 de la carte électronique 20, l'effort appliqué par la cale 40 sur la carte électronique ne provoque pas de déformation de la carte électronique.
Avantageusement, l'angle A1 est assez important pour offrir une amplitude de positionnement de la cale 40 par rapport au support 30 suffisante. L'angle A1 est également suffisamment faible pour empêcher un éventuel glissement ultérieur de la cale 40, qui perdrait alors le contact soit avec la carte électronique 20, soit avec le support 30. Ainsi, l'angle A1 peut être défini pour être inférieur à l'angle d'un cône de frottement entre la cale 40 et le support 30. L'angle du cône de frottement dépend du coefficient d'adhérence entre la deuxième surface 42 de la cale 40 et la deuxième surface 32 du support 30. Par conséquent, les états de surface et les matériaux utilisés pour la fabrication de la calle et du support pourront être avantageusement choisis pour obtenir un coefficient d'adhérence suffisant.
Dans une cinquième étape E5, illustrée sur la figure 3E, on visse la vis de fixation 60 au travers du trou 24, au travers de l'ouverture traversante 43 et au travers de l'ouverture filetée 36. Avantageusement, l'ouverture traversante 43 est suffisamment large pour que la vis de fixation passe au travers de cette ouverture, sans contact avec la cale 40, quelle que soit la position de la cale 40. L'ouverture traversante 43 peut se présenter par exemple sous la forme d'une fente ou d'une ouverture oblongue orientée dans le sens dans lequel la cale est susceptible d'être déplacée. La vis de fixation 60 peut également passer au travers de l'ouverture traversante 81 de la pièce d'outillage 80.
La tension appliquée par la vis de fixation 60 permet de garder le support 30, la cale 40 et la carte électronique 20 bien en appui les uns contre les autres. Une rondelle 62 peut être prévue à l'interface entre la tête de vis 61 et la deuxième surface 22 de la carte électronique 20. Comme l'angle A1 est défini à l'intérieur du cône de frottement défini par le coefficient de friction entre le support et la cale, il n'y a pas de risque que la cale bouge une fois que la vis de fixation 60 est serrée. Dès lors, il est possible de relâcher les effort F1 et F2 appliqués respectivement sur la puce 10 et sur la cale 40. On peut également retirer la pièce d'outillage 80
Grâce au procédé de fabrication qui vient d'être décrit, on parvient à assembler simplement un module optique de sorte à ce que la puce prenne une position unique définie en référence au support. Notamment, le procédé ne requiert pas l'utilisation de colle ce qui est avantageux car la mise en œuvre de colle dans un procédé d'assemblage est délicate. La carte électronique solidaire de la puce est également fixée au support sans contrainte additionnelle ni déformation. La fixation de l'ensemble formé par la carte électronique et la puce au support est une fixation isostatique. Par la suite, lors de l'utilisation du module optique, la position de la puce ne risque pas d'être perturbée par des contraintes qui auraient pu être transmises par la carte électronique. De plus, l'absence de contrainte dans la carte électronique empêche un vieillissement prématuré de la carte électronique. La fiabilité du module optique est ainsi améliorée. L'invention pourra être mise en œuvre pour la fabrication de tout module optique comprenant une puce fixée à une carte électronique et dont le positionnement au sein du module optique doit être très précis.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Module optique (3), caractérisé en ce qu'il comprend un support (30), une carte électronique (20), une puce (10) électronique munie d'une matrice de micro-miroirs (13), et au moins une cale (40), la puce (10) étant fixée à la carte électronique (20), le support (30) comprenant une première surface (31 ) en appui contre la puce (10) et une deuxième surface (32) en appui contre l'au moins une cale (40), la deuxième surface (32) du support (30) étant inclinée par rapport à la première surface (31 ) du support (30), l'au moins une cale (40) étant en appui contre la carte électronique (20).
[Revendication 2] Module optique (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une deuxième cale (50), et en ce que le support (30) comprend une troisième surface (33) en appui contre l'au moins deuxième cale (50), la troisième surface (33) du support (30) étant inclinée par rapport à la première surface (31 ) du support (30), l'au moins deuxième cale (50) étant en appui contre la carte électronique (20).
[Revendication 3] Module optique (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première surface (31 ) du support (30) est
sensiblement positionnée entre la deuxième surface (32) du support (30) et la troisième surface (33) du support (30).
[Revendication 4] Module optique (3) selon l'une des revendication
précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une vis de fixation (60) passant au travers de la carte électronique (20), de l'au moins une cale (40) et du support (30), de sorte à bloquer en position la cale (40) par rapport au support (30).
[Revendication 5] Module optique (3) selon l'une des revendication
précédente, caractérisé en ce que le support (30) comprend un moyen d'indexation (34) de la position de la puce (10) par rapport au support (30), et/ou en ce que le support (30) comprend une butée (37) agencée à une extrémité de la deuxième surface (32) du support (30), la butée (37) étant apte à empêcher un glissement de l'au moins une cale (40) hors de la deuxième surface (32) du support (30).
[Revendication 6] Module optique (3) selon l'une des revendication précédente, caractérisé en ce que la carte électronique (20) s'étend selon un plan sensiblement parallèle à la première surface (31 ) du support (30).
[Revendication 7] Projecteur (1 ) pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une source de lumière (2) et un module optique (3) selon l'une des revendications précédentes
[Revendication 8] Procédé de fabrication d'un module optique (3) selon
l'une des revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend :
a. une étape de positionnement (E1 ) de l'au moins une cale (40) en appui contre la deuxième surface (32) du support (30),
b. une étape de positionnement (E2) de la puce (10) en appui contre la première surface (31 ) du support (30), la puce ayant été préalablement fixée à la carte électronique,
c. une étape de déplacement (E4) de l'au moins une cale (40) le long de la deuxième surface (32) du support (30) jusqu'à ce que l'au moins une cale (40) prenne appui contre la carte électronique (20).
[Revendication 9] Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de vissage (E5) d'une vis de fixation (60) au travers de la carte électronique (20), de l'au moins une cale (40) et du support (30), de sorte à bloquer en position l'au moins une cale (40) par rapport au support (30).
[Revendication 10] Procédé de fabrication selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de compression de la puce (10) contre le support (30) lors de l'étape de déplacement (E4) de l'au moins une cale (40) le long de la deuxième surface (32) du support (30), et éventuellement lors de l'étape de vissage (E5) de la vis de fixation (60).
[Revendication 11] Procédé de fabrication selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de positionnement (E3) d'une pièce d'outillage (80) contre la carte électronique (20), de sorte à empêcher une déformation de la carte électronique (20) sous l'effet d'un appui de l'au moins une cale (40) contre la carte électronique (20), lors de l'étape de déplacement (E4) de l'au moins une cale (40) le long de la deuxième surface (32) du support (30), et éventuellement lors de l'étape de vissage (E5) de la vis de fixation (60).
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